在石油、化工等行业中，易燃、易爆及有毒有害物质在储运过程中经常发生泄漏事故。若得不到及时有效地控制，泄漏后的危险性物质容易造成中毒、火灾或爆炸，从而对附近的居民和周围环境造成很大的危害。如果事故发生在隧道等相对封闭空间内，造成的危害更加严重。因此，研究危险性物质的泄漏扩散，对于科学预防事故的发生以及指导紧急救灾具有重要理论价值和实践意义。 本文将计算流体力学(ComputationalFluidDynamics，简称CFD)方法与安全系统工程理论相结合，对危险性物质在隧道内发生泄漏气相和气液两相扩散过程进行了数值模拟研究和评估，得到了以下结论： 1.以RANS方程为控制方程，采用基于simple算法的有限体积法对危险性物质运载车在隧道内行驶过程中发生有限孔泄漏气体的扩散过程进行了研究。分析了危险性物质以水平和垂直两种不同的形式喷出储罐后的流场和浓度场，同时还考虑了后面跟随车辆及隧道顶部通风对扩散过程的影响。计算结果表明：水平释放时，危险物浓度主要集中在车辆后部小范围内，隧道内车辆行驶保持30m以上间距是比较安全的；泄漏一旦发生要及时快速地撤离车辆防止危险介质聚集。当垂直喷射时，需要防止隧道顶部的机械物摩擦出现明火。同时，隧道上部有排气方式，能有效地降低事故发生的概率。 2.采用相间耦合的Eulerian-Lagrangian方法，对装有丙烷的容器发生有限孔泄漏，气液两相闪蒸射流扩散过程进行了数值研究。 首先，数值模拟了英国卫生安全执行局(HSE)J.T.Allen博士提供的丙烷两相闪蒸流实验。其中，应用了随机轨道模型和颗粒群模型，考察它们数值预测液滴在湍流流场中扩散的能力。结果表明：随机轨道模型能较好地反映湍流脉动对带液滴扩散的影响，适用于有蒸发现象的两相流扩散问题。 其次，将上述相间耦合的Eulerian-Lagrangian随机轨道模型用于小约束空间的计算，得出的射流物理参量的空间分布，揭示了射流发展过程中的物理现象。计算结果表明：当射流发展到离出口距离为1/3位置时，气相混合物的温度大于丙烷液滴的饱和温度，液滴完全蒸发，这比国外学者Vandroux-Koenig和Pereira-Chen所得的结果更符合实际情况。此外，分析了影响两相射流运动的主要因素，得出：在一定范围内，射流速度、液滴大小、液滴体积分数等因素对两相闪蒸流扩散模拟结果影响不大。计算得到的物理参量分布，为进一步数值研究随后发生的燃烧及爆炸过程提供初始条件。 最后，数值研究了隧道内丙烷液化气运载车发生泄漏，两相闪蒸流三维扩散的情况。模拟得到了前人尚未计算出的、只有实验才能观察到的横向扩散分叉现象。它是重气扩散的一个特点：重气横向扩散中浓度分布在轴线附近存在一个凹陷，不同于通常所认为的在轴线位置扩散介质的浓度最高。 3.以某天然气矿井井喷事故为背景，利用安全系统工程中的相关理论进行事故分析。对泄漏事故中有毒气体扩散过程进行了数值计算，并结合毒负荷的概念进行危险分区。此外，数值分析了隧道内由液化气泄漏两相扩散引起的火灾，结合安全系统工程中的“人-机-环”理论提出了相应的预防策略，充分显示了安全系统工程理论和CFD方法相结合的优越性。